生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺在陸梁油田的建設(shè)與應(yīng)用

王 偉 蔡志強(qiáng) 楊開贊 劉佳麗 李超峰 梁遠(yuǎn)明

(①中國石油新疆油田分公司陸梁油田作業(yè)區(qū)；②中國石油新疆油田分公司(數(shù)據(jù)公司)；③西安石文軟件有限公司)

0 引 言

陸梁油田自2001年開發(fā)以來，已經(jīng)建成了年產(chǎn)200萬噸的大油田，并配套建立了新疆油田第一套國產(chǎn)自動化采油管理控制系統(tǒng)，這也是油田現(xiàn)代化管理的標(biāo)志之一，基本形成了完善的油田“采、注、集、輸”及自動化系統(tǒng)，“水、電、暖、訊、路”基本配套，以科技手段為龍頭，通過油田精細(xì)管理實(shí)現(xiàn)了以最少的人員管理現(xiàn)代化的油田。

近兩年，面對老區(qū)開發(fā)遞減的不斷增大、石油價格的不斷動蕩、人員降本增效的現(xiàn)實(shí)要求，陸梁油田借助當(dāng)代信息技術(shù)的發(fā)展以及大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的興起，通過建立智能化、集約化的管理手段及信息平臺，促進(jìn)油田朝著智能化的方向發(fā)展。生產(chǎn)運(yùn)行管理作為油田生產(chǎn)的重要組成部分，是保障油田正常生產(chǎn)的核心，陸梁油田作業(yè)區(qū)由于目前物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)生產(chǎn)信息可視化較弱，承包商人員管理、作業(yè)監(jiān)督與風(fēng)險管控把控難，日常巡檢、生產(chǎn)調(diào)度、應(yīng)急指揮仍然依靠傳統(tǒng)電話手段聯(lián)絡(luò)溝通，直觀性差、效率低，給生產(chǎn)運(yùn)行、日常巡檢、生產(chǎn)調(diào)度和應(yīng)急指揮帶來極大的不便。因此，建立作業(yè)區(qū)層面生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺，利用移動終端減少作業(yè)現(xiàn)場操作重復(fù)性及延時性，充分利用現(xiàn)有中控室和數(shù)據(jù)資源，結(jié)合現(xiàn)代化信息技術(shù)，建立生產(chǎn)監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程決策指揮，解決制約生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)度指揮的瓶頸，迫在眉睫。

1 平臺建設(shè)整體思路

平臺基于油區(qū)二維GIS導(dǎo)航，圍繞陸梁油田生產(chǎn)巡檢、承包商管理、應(yīng)急指揮等業(yè)務(wù)，開發(fā)適合生產(chǎn)現(xiàn)場管理的PC端系統(tǒng)功能，通過“數(shù)據(jù)駕駛艙”大屏展示方式實(shí)現(xiàn)油田各類生產(chǎn)運(yùn)行信息的可視化、全局化展示和跟蹤，遠(yuǎn)程把控承包商風(fēng)險，指揮調(diào)度承包商作業(yè)，實(shí)現(xiàn)承包商風(fēng)險管控和安全監(jiān)督管理。開發(fā)基于作業(yè)區(qū)、承包商的移動APP應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)任務(wù)工單自動推送、作業(yè)內(nèi)容自動提醒、作業(yè)審批信息化管理、作業(yè)過程實(shí)時監(jiān)控、重點(diǎn)環(huán)節(jié)在線確認(rèn)[1]、問題隱患閉環(huán)管理，最終在PC端自動生成工作記錄和報表，打通統(tǒng)推系統(tǒng)及各類自檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的互通共享，消除“信息孤島”。

1.1 生產(chǎn)集約化管理

通過生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺對原油生產(chǎn)、人員車輛定位、承包商、巡檢、工單、應(yīng)急指揮調(diào)度的集約化管理，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)相關(guān)工作內(nèi)容、數(shù)據(jù)的可視化集成展示與查詢功能，包含生產(chǎn)基本信息、異常井信息、重點(diǎn)措施、工單管理、作業(yè)許可、數(shù)據(jù)化智能分析、管道管理、車輛管理、設(shè)備管理、人員信息等應(yīng)用功能，移動端包含承包商信息管理、作業(yè)管理、施工監(jiān)督、隱患管理、工單管理、巡檢打卡、油區(qū)地圖、消息中心的主要現(xiàn)場工作內(nèi)容。

1.2 承包商監(jiān)督管理

以承包商運(yùn)維管理業(yè)務(wù)鏈為主線，依托目前數(shù)字化轉(zhuǎn)型成果，融合自動化系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)等，集成承包商隊(duì)伍、工程名稱、施工地點(diǎn)等綜合信息，做到承包商風(fēng)險遠(yuǎn)程把控，承包商作業(yè)遠(yuǎn)程指揮。利用手持終端實(shí)現(xiàn)作業(yè)許可、過程和作業(yè)成果的統(tǒng)一管理，包括電子工單管理、出入場打卡、施工監(jiān)督、隱患上報、施工作業(yè)流程的控制與管理，解決承包商安全管理良莠不齊等施工風(fēng)險。多視角、多維度跟蹤承包商作業(yè)開展情況，對承包商安全運(yùn)行管理進(jìn)行全面監(jiān)督和指揮，建成一套具有監(jiān)控、運(yùn)行、指揮、管理功能于一體的承包商管理平臺，實(shí)現(xiàn)承包商風(fēng)險管控和安全監(jiān)督管理。

1.3 生產(chǎn)運(yùn)行智能化分析

系統(tǒng)具備智能分析功能，能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行參數(shù)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)逐項(xiàng)實(shí)時分析，方便管理層及時掌握異常井情況、重點(diǎn)井監(jiān)控等生產(chǎn)運(yùn)行情況，通過實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時調(diào)度，充分發(fā)揮現(xiàn)場人員的作用，提高異常井的處理效率，縮短異常井停擺時間[1]。實(shí)現(xiàn)移動終端與PC端數(shù)據(jù)的同步完善，作業(yè)區(qū)、信息站通過PC端進(jìn)行任務(wù)工單分派，現(xiàn)場巡檢人員可通過移動端推送最優(yōu)巡檢路線及導(dǎo)航，減少巡檢頻次，在提高工作效率的同時，形成日常工作分派-執(zhí)行-實(shí)時追蹤-及時反饋的閉環(huán)管理模式。

2 平臺整體架構(gòu)

通過對陸梁油田多源生產(chǎn)數(shù)據(jù)的整合，基于SOA(面向服務(wù)架構(gòu))數(shù)據(jù)-服務(wù)-應(yīng)用框架，面向中控大屏指揮調(diào)度開發(fā)六項(xiàng)專業(yè)業(yè)務(wù)功能模塊(圖1)，包括指揮調(diào)度大屏整體設(shè)計、生產(chǎn)信息可視化、承包商管理、車輛人員軌跡監(jiān)控、智能巡檢、調(diào)度指揮應(yīng)急監(jiān)控，共25項(xiàng)子模塊。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程生產(chǎn)指揮監(jiān)控，提高生產(chǎn)調(diào)度、應(yīng)急指揮快速反應(yīng)的能力、降低員工勞動強(qiáng)度、優(yōu)化人力資源。

圖1 平臺整體功能模塊

系統(tǒng)應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署于油田內(nèi)網(wǎng)，物理部署上可按照集中式部署方案，在數(shù)據(jù)中心部署WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和磁盤存儲設(shè)備[2]，客戶端直接通過瀏覽器訪問服務(wù)器地址即可使用，移動端APP通過DMZ區(qū)(隔離區(qū))服務(wù)器映射相關(guān)接口提供Internet服務(wù)(圖2)。

圖2 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器部署方案

3 平臺實(shí)現(xiàn)主要功能

3.1 指揮調(diào)度大屏整體展示

基于BPM(業(yè)務(wù)流程管理)工具引擎，配套開發(fā)相關(guān)工具組件，實(shí)現(xiàn)以井、地面、集輸、組織機(jī)構(gòu)等業(yè)務(wù)對象為基礎(chǔ)的一鍵式信息綜合查詢與展示，實(shí)現(xiàn)自定義選擇所需要查看的內(nèi)容、一鍵查詢數(shù)據(jù)成果、數(shù)據(jù)快速抽取與顯示、工藝流程與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時仿真模擬和生產(chǎn)優(yōu)化等功能。

通過“數(shù)據(jù)駕駛艙”(圖3)展示方式，對生產(chǎn)、車輛、人員、巡檢、工單、承包商等各類信息進(jìn)行綜合、可視化、全局性的跟蹤和展示，實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程調(diào)度指揮。通過充分利用數(shù)字化、可視化、智能化技術(shù)，達(dá)到降低員工勞動強(qiáng)度、優(yōu)化人力資源、提高調(diào)度指揮效率、提高作業(yè)區(qū)生產(chǎn)快速高效組織能力的目的。

圖3 “數(shù)據(jù)駕駛艙”主界面

3.2 生產(chǎn)信息可視化

平臺對接作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))，采用直方圖、曲線圖、餅狀圖等方式，將油田每日生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)(總井?dāng)?shù)、開井?dāng)?shù)、產(chǎn)油、產(chǎn)氣、含水、注水等)進(jìn)行可視化展示，并在現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上優(yōu)化提升生產(chǎn)預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)即時預(yù)警、多角度多場景聯(lián)動預(yù)警。最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時展示、臺賬信息簡要匯總、運(yùn)行狀態(tài)及時查詢等功能，建設(shè)內(nèi)容包括原油生產(chǎn)、異常井信息、重點(diǎn)措施、工單管理、作業(yè)許可、數(shù)據(jù)化智能分析、人員信息7項(xiàng)。

按照不同層級，能夠?qū)⒕⒄?、線生產(chǎn)信息通過可視化方式展示，宏觀了解作業(yè)區(qū)生產(chǎn)形勢，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)有效共享與集中化管理展示，生產(chǎn)管理人員能夠及時、方便全面掌握實(shí)時生產(chǎn)狀況(圖4)。

圖4 生產(chǎn)信息集中化管理展示

3.3 車輛人員軌跡監(jiān)控

采用二維GIS地圖(地表影像)融合道路、井位、場站、管網(wǎng)等信息進(jìn)行綜合展示，在此基礎(chǔ)上將出勤車輛GPS定位在油區(qū)地圖上進(jìn)行疊合顯示，實(shí)現(xiàn)對車輛、人員的實(shí)時定位、軌跡監(jiān)控[3]。

安裝車輛定位遠(yuǎn)程互動設(shè)備，人員結(jié)合移動端APP，利用地理信息系統(tǒng)底圖，通過GPS或北斗定位采集的坐標(biāo)展示車輛及人員實(shí)時位置，并對目前所有車輛狀態(tài)、位置、車速、里程、駕駛員等信息實(shí)時展示跟蹤，可通過PC端查看巡檢記錄。

3.4 承包商管理

建立完整的承包商管理機(jī)制，梳理承包商管理關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過信息化手段整合關(guān)鍵環(huán)節(jié)的各類信息，實(shí)現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)承包商開展的施工作業(yè)進(jìn)度監(jiān)督，直觀掌握工作進(jìn)度，將作業(yè)項(xiàng)目名稱、施工單位、施工地點(diǎn)、屬地單位、進(jìn)度和存在問題進(jìn)行可視化監(jiān)控，與無紙化辦公系統(tǒng)對接，實(shí)現(xiàn)各承包商值班信息通訊錄的動態(tài)發(fā)布，將值班信息、各單位施工負(fù)責(zé)人等信息進(jìn)行發(fā)布，方便快速管理調(diào)度。通過對承包商的全流程和電子化管理，實(shí)現(xiàn)承包商全流程信息傳遞、提示、監(jiān)督、評價管理，支持承包商資質(zhì)、人員信息等查驗(yàn)、審批，作業(yè)申請及派工，施工監(jiān)督管理，隱患管理，作業(yè)區(qū)域打卡等(圖5)。通過對承包商人員位置、施工類別進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程把控承包商風(fēng)險，指揮調(diào)度承包商作業(yè)，進(jìn)一步提升承包商風(fēng)險管控和安全監(jiān)督管理水平。建設(shè)內(nèi)容主要包括承包商合同、人員等資質(zhì)審批，作業(yè)申請及派工，物料設(shè)備等檢查，現(xiàn)場施工監(jiān)督，評價考核。全流程信息通過手機(jī)APP傳遞、提示、監(jiān)督、控制、評價等。

圖5 承包商信息管理

3.5 智能巡檢

通過監(jiān)控指揮大屏，結(jié)合GIS及人員、車輛定位信息，以日常巡檢、維修作業(yè)過程管理為目標(biāo)，從日常巡檢、維修作業(yè)工作流程入手，通過PC端和移動端信息交互、共享，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際的工藝流程以及數(shù)字化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括數(shù)字化場站和油水井?dāng)?shù)據(jù)中存在的異常生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢索、異常報警、故障分析。從而使工作方式由原來的任務(wù)下達(dá)，無監(jiān)管執(zhí)行，轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)配單，電子巡檢，APP過程自動記錄，充分利用智能手機(jī)、二維碼識別技術(shù)，做到整體流程電子留存。

加入維護(hù)清單的故障匯總以電子工單形式管理，按照優(yōu)先級別排序。通過手機(jī)APP根據(jù)工單類別、維修人員狀態(tài)、人員位置等信息進(jìn)行遠(yuǎn)程派單，巡檢人員通過APP接收查看工單，進(jìn)行巡檢路線優(yōu)化并進(jìn)行智能導(dǎo)航，減少重復(fù)開車、來回往復(fù)處理頻次。系統(tǒng)從工單任務(wù)下發(fā)、接收工單、完成工單、內(nèi)容反饋全過程進(jìn)行管控，對故障類別及故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計進(jìn)行可視化展示跟蹤，為現(xiàn)場數(shù)字化自主維護(hù)提供技術(shù)指導(dǎo)(圖6)。

圖6 巡檢工單管理流程圖

3.6 調(diào)度指揮應(yīng)急監(jiān)控

基于GIS和多窗口場景技術(shù)，為調(diào)度指揮提供全面的管理平臺，集成氣象信息、值班信息、特車管理、應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急物資及隊(duì)伍等信息進(jìn)行可視化顯示及綜合查詢分析管理功能。通過對各專業(yè)數(shù)據(jù)的整合，借助平臺數(shù)據(jù)及應(yīng)用功能調(diào)度服務(wù)，快速建立調(diào)度指揮環(huán)境(圖7)，搭建覆蓋“作業(yè)區(qū)生產(chǎn)調(diào)度-基層站隊(duì)(采油站)-站庫(計量站、配水站)-單井”的一體化數(shù)字管理網(wǎng)絡(luò)，通過GIS地圖與生產(chǎn)要素的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)油田各類生產(chǎn)要素信息的高度集中，基于多窗口應(yīng)急指揮和協(xié)同處置，達(dá)到平戰(zhàn)結(jié)合、聯(lián)動指揮、輔助決策的目標(biāo)，為跨區(qū)域、跨部門的應(yīng)急處置提供支持，進(jìn)一步提高生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)度指揮工作效率。

圖7 調(diào)度指揮環(huán)境搭建

4 應(yīng)用效果

(1)生產(chǎn)監(jiān)控平臺通過對全廠各類綜合信息進(jìn)行集約化管理，實(shí)現(xiàn)了油田各類生產(chǎn)運(yùn)行信息的可視化、全局化展示和跟蹤，作業(yè)區(qū)人機(jī)料、生產(chǎn)情況一目了然，生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)有效共享與集中化管理展示，生產(chǎn)管理人員能夠及時、方便的全面掌握實(shí)時生產(chǎn)狀況。

(2)通過對承包商人員位置、施工類別進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮調(diào)度、把控承包商風(fēng)險，指揮調(diào)度現(xiàn)場作業(yè)，實(shí)現(xiàn)員工、車輛資源的調(diào)度，重點(diǎn)施工任務(wù)的監(jiān)控，提升了承包商風(fēng)險管控和安全監(jiān)督管理水平，解決了承包商人員管理、作業(yè)監(jiān)督與風(fēng)險管控把控難的痛點(diǎn)，有效提升經(jīng)營管理精細(xì)化水平。

(3)基于智能化算法優(yōu)化現(xiàn)場巡檢人員巡檢維修路線，減少往復(fù)巡檢次數(shù)，降低勞動強(qiáng)度，提高巡檢維修效率，利用移動終端減少作業(yè)現(xiàn)場操作重復(fù)性以及延時性。

(4)通過實(shí)時監(jiān)控、實(shí)時調(diào)度，充分發(fā)揮現(xiàn)場人員的作用，提高異常井、異常設(shè)備、應(yīng)急處置的處理效率，縮短異常井、異常設(shè)備的停擺時間，進(jìn)一步提高油田生產(chǎn)效益。

目前，陸梁油田已完成生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺及移動終端應(yīng)用的開發(fā)，并在整個作業(yè)區(qū)投入使用。生產(chǎn)動態(tài)全面感知，承包商管控，電子工單管理、油區(qū)巡檢導(dǎo)航、應(yīng)急指揮調(diào)度等智能操控成為常態(tài)化模式，基于長鏈業(yè)務(wù)流的多任務(wù)交互、功能集成、閉環(huán)管理模式形成并不斷完善。

5 結(jié)束語

生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺打破傳統(tǒng)管理的瓶頸，給油田現(xiàn)場作業(yè)管理帶來了革命性的改變，應(yīng)用數(shù)字化、移動互聯(lián)、GIS等先進(jìn)IT技術(shù)帶來的生產(chǎn)運(yùn)行管理場景實(shí)現(xiàn)了可視化的資源調(diào)配、動態(tài)的管理、靠前的指揮、應(yīng)急預(yù)案智能化等科學(xué)管理，從而節(jié)約了人力物力，提高了生產(chǎn)效率。下步將進(jìn)一步按照數(shù)字化生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺優(yōu)化升級思路對系統(tǒng)進(jìn)行升級完善，具有數(shù)據(jù)可視化、分析智能化、管理高效化的生產(chǎn)監(jiān)控指揮平臺的建設(shè)和應(yīng)用將成為油田智能化發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。